特開 2023-152520 作業機械の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023152520

(43)【公開日】2023-10-17

(54)【発明の名称】作業機械の制御装置

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20231010BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022062592

(22)【出願日】2022-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関根 和也

(72)【発明者】

【氏名】森木 秀一

(72)【発明者】

【氏名】堤 芳明

(72)【発明者】

【氏名】中野 寿身

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA06

2D003BA03

2D003BB07

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB04

2D003FA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】作業機械と障害物との接触を回避しつつ、作業機械に安定した掘削作業を実行させることが可能な作業機械の制御装置を提供する。
【解決手段】行動管理部２１１は、助走開始位置における作業機械の角度誤差と、横方向に離れた障害物までの横方向距離と、作業機械から掘削対象物までの距離とに基いて、障害物と作業機械との接触の可能性の有無を判定する。行動管理部が接触の可能性を有と判定すると、経路計画部２１２は、補正経路Ｒｃを生成し、行動管理部は、走行指令ＴＣを出力し、動作生成部２１３は、走行指令と補正経路に基く制御信号を出力して補正経路に沿う自動走行を作業機械に実行させる。行動管理部が接触の可能性を無と判定すると、行動管理部は、掘削指令ＥＣを出力し、動作生成部は、掘削指令と直進経路Ｒｓに基く制御信号を出力して直進経路に沿う自動走行を含む自動掘削を作業機械に実行させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機械に掘削対象物の自動掘削を実行させる作業機械の制御装置であって、
前記作業機械が自動掘削を開始するときに前記掘削対象物へ向けて直進を開始する助走開始位置を取得するとともに前記作業機械の掘削指令を含む動作指令を出力する行動管理部と、
前記助走開始位置に到達した前記作業機械の直進方向に基く直進経路を含む目標経路を生成する経路計画部と、
前記動作指令と前記目標経路に基く制御信号を出力して前記作業機械に自動掘削または自動走行を実行させる動作生成部と、を備え、
前記行動管理部は、前記助走開始位置において前記掘削対象物に正対する助走方向を基準とする前記直進方向の角度誤差と、前記作業機械から前記助走方向に直交する横方向に離れた位置に存在する障害物までの横方向距離と、前記作業機械から前記掘削対象物までの前記助走方向の距離とに基いて、前記障害物と前記作業機械との接触の可能性の有無を判定し、
前記行動管理部が前記接触の可能性を有と判定すると、
前記経路計画部は、前記目標経路として前記角度誤差を補正する補正経路を生成し、
前記行動管理部は、前記動作指令として走行指令を出力し、
前記動作生成部は、前記走行指令と前記補正経路に基く制御信号を出力して前記補正経路に沿う自動走行を前記作業機械に実行させ、
前記行動管理部が前記接触の可能性を無と判定すると、
前記行動管理部は、前記動作指令として掘削指令を出力し、
前記動作生成部は、前記掘削指令と前記直進経路に基く制御信号を出力して前記直進経路に沿う自動走行を含む自動掘削を前記作業機械に実行させる、
作業機械の制御装置。

【請求項2】

前記行動管理部は、前記作業機械の周囲の物体を検出する外界センサの出力に基いて前記障害物の存在の有無を判定し、
前記行動管理部が前記障害物の存在を無と判定すると、
前記行動管理部は、前記接触の可能性の有無を判定することなく、前記動作指令として前記掘削指令を出力し、
前記動作生成部は、前記掘削指令と前記直進経路に基く制御信号を出力して前記直進経路に沿う自動走行を含む自動掘削を前記作業機械に実行させる、
請求項１に記載の作業機械の制御装置。

【請求項3】

前記行動管理部が前記接触の可能性を有と判定すると、
前記経路計画部は、前記補正経路として、前記作業機械を前記掘削対象物から離れる方向へ後退させてから前記掘削対象物へ向けて前進させて前記角度誤差を補正する切り返し経路を生成する、
請求項１に記載の作業機械の制御装置。

【請求項4】

前記経路計画部は、
前記作業機械から前記掘削対象物までの前記助走方向の助走距離が前記掘削対象物の掘削に必要な前記作業機械の最小助走距離と等しいかまたは該最小助走距離よりも長い場合に、前記作業機械を前記掘削対象物へ向けて前進させて前記角度誤差を補正する前進補正経路を前記補正経路として生成し、
前記助走距離が前記最小助走距離よりも短い場合に、前記切り返し経路を前記補正経路として生成する、
請求項３に記載の作業機械の制御装置。

【請求項5】

前記障害物は、前記掘削対象物の前記横方向の両側に間隔をあけて設けられ、前記助走方向に沿う長さを有する一対の隔壁を含み、
前記切り返し経路は、前記作業機械が後退を開始する開始位置と、前記作業機械の後退と前進が切り替わる切り返し位置とを含み、
前記経路計画部は、前記一対の隔壁の前記間隔が狭いほど、かつ前記長さが長いほど、前記切り返し経路の前記開始位置から前記切り返し位置までの距離が遠くなるように、前記切り返し位置を設定する、
請求項３に記載の作業機械の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から積込運搬車両の作業制御装置が知られている。たとえば、下記特許文献１は、積込場の積込位置にて積荷を積み込んだ後、切り返し点を経由して排土場まで戻り、その排土場にて積荷を排出してから、再び排土場から切り返し点を経由して積込場まで移動する１サイクルの積込運搬作業を行う積込運搬車両の作業制御装置を開示している（請求項１、第０００８段落等）。

【0003】

この従来の積込運搬車両の作業制御装置は、入力手段と、演算手段と、制御手段とを備えている。入力手段は、上記の積込場、切り返し点および排土場それぞれの車両位置、車両姿勢角の教示データを入力する。演算手段は、入力手段で入力された教示データに基いて、積込場と切り返し点と排土場とを結ぶ予定走行路上の各点の位置を演算する。制御手段は、演算手段で演算された予定走行路上の各点に沿って積込運搬車両が移動し、積込運搬作業が行われるように積込運搬車両を制御する。

【0004】

この従来の積込運搬車両の作業制御装置によれば、誘導線を実際に現場に敷設し直すことなく、教示データを入力し直すだけで予定走行路を変更することができるので、容易に走行路のレイアウト変更に対処でき、レイアウト変更に対する柔軟性が飛躍的に向上する（特許文献１、第００１０段落）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０－２１２０３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記積込運搬車両のような作業機械が作業を行う現場は、たとえば、隔壁で区画されたストックヤードのように、作業機械が回避すべき障害物が存在する場合がある。このような場合に、上記従来の積込運搬車両の制御装置では、積込運搬車両の方向の誤差や地表の凹凸などの影響により、積込運搬車両が障害物に接触するおそれがある。

【0007】

本発明は、作業機械と障害物との接触を回避しつつ、作業機械に安定した掘削作業を実行させることが可能な作業機械の制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、作業機械に掘削対象物の自動掘削を実行させる作業機械の制御装置であって、前記作業機械が自動掘削を開始するときに前記掘削対象物へ向けて直進を開始する助走開始位置を取得するとともに前記作業機械の掘削指令を含む動作指令を出力する行動管理部と、前記助走開始位置に到達した前記作業機械の直進方向に基く直進経路を含む目標経路を生成する経路計画部と、前記動作指令と前記目標経路に基く制御信号を出力して前記作業機械に自動掘削または自動走行を実行させる動作生成部と、を備え、前記行動管理部は、前記助走開始位置において前記掘削対象物に正対する助走方向を基準とする前記直進方向の角度誤差と、前記作業機械から前記助走方向に直交する横方向に離れた位置に存在する障害物までの横方向距離と、前記作業機械から前記掘削対象物までの前記助走方向の距離とに基いて、前記障害物と前記作業機械との接触の可能性の有無を判定し、前記行動管理部が前記接触の可能性を有と判定すると、前記経路計画部は、前記目標経路として前記角度誤差を補正する補正経路を生成し、前記行動管理部は、前記動作指令として走行指令を出力し、前記動作生成部は、前記走行指令と前記補正経路に基く制御信号を出力して前記補正経路に沿う自動走行を前記作業機械に実行させ、前記行動管理部が前記接触の可能性を無と判定すると、前記行動管理部は、前記動作指令として掘削指令を出力し、前記動作生成部は、前記掘削指令と前記直進経路に基く制御信号を出力して前記直進経路に沿う自動走行を含む自動掘削を前記作業機械に実行させる、作業機械の制御装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、作業機械と障害物との接触を回避しつつ、作業機械に安定した掘削作業を実行させることが可能な作業機械の制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る作業機械の制御装置の一実施形態を示す作業機械の斜視図。

【図2】図１の作業機械の構成を示すブロック図。

【図3】図２の作業機械の制御装置の自動運転制御装置を説明する機能ブロック図。

【図4】図３の自動運転制御装置による処理を説明するフロー図。

【図5】図４のフロー図の各処理を説明する作業機械と掘削対象物の平面図。

【図6】図５の作業機械の角度誤差Δθと最小助走距離Ｄｍとの関係を示すグラフ。

【図7】図４の補正経路を生成する処理を説明する平面図。

【図8】図７のＰｐ－Ｐｃ間距離と隔壁の間隔Ｄｗおよび長さＤｌとの関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明に係る作業機械の制御装置の実施形態を説明する。

【0012】

図１は、本発明に係る作業機械の制御装置の一実施形態を示す作業機械１００の斜視図である。図２は、図１の作業機械１００の構成を示すブロック図である。

【0013】

本実施形態の作業機械の制御装置２００は、たとえば、制御対象である作業機械１００に搭載され、作業機械１００に掘削対象物の自動掘削を実行させる。作業機械１００は、たとえば、作業車両であり、より具体的には、ホイールローダである。なお、作業機械の制御装置２００は、ホイールローダに限定されず、掘削対象物を掘削する任意の作業機械を制御対象とすることができる。

【0014】

作業機械１００は、たとえば、図１に示すように、車体１１０と、作業装置１２０と、操舵機構１３０と、を備えている。また、作業機械１００は、たとえば、図２に示すように、エンジン１４０と、油圧ポンプ１５０と、動力伝達機構１６０と、コントロールバルブ１７０と、センサ１８０と、ユーザインタフェース１９０と、作業機械の制御装置２００と、を備えている。

【0015】

車体１１０は、たとえば、図２に示すように、車体前部１１１と、車体後部１１２とが、センタジョイント１１３を介して連結されたアーティキュレート型の構成を有している。車体前部１１１は、たとえば、左右の前輪１１４，１１４を備え、車体後部１１２は、たとえば、左右の後輪１１５，１１５を備える。

【0016】

また、車体前部１１１は、左右の前輪１１４，１１４を駆動するフロント差動装置１１６を備え、車体後部１１２は、左右の後輪１１５，１１５を駆動するリア差動装置１１７を備える。また、車体前部１１１は、左右の前輪１１４，１１４を制動するフロントブレーキ１１８を備え、車体後部１１２は、左右の後輪１１５，１１５を制動するリアブレーキ１１９を備える。

【0017】

作業装置１２０は、たとえば、一対のリフトアーム１２１と、一対のリフトシリンダ１２２と、バケット１２３と、ベルクランク１２４と、バケットリンク１２５と、バケットシリンダ１２６とを備えている。一対のリフトアーム１２１の基端部は、車体前部１１１の後部上端部に回動可能に取り付けられ、一対のリフトアーム１２１の先端部は、バケット１２３の外側底部に回動可能に連結されている。

【0018】

一対のリフトシリンダ１２２の各々は、たとえば、シリンダチューブとピストンロッドを備えている。各々のリフトシリンダ１２２のシリンダチューブの基端部は、一対のリフトアーム１２１の各々の基端部の下方側において、車体前部１１１の後部に回動可能に取り付けられている。各々のリフトシリンダ１２２のピストンロッドの先端部は、車体１１０の前後方向に延びる各々のリフトアーム１２１の中間部の下部に回動可能に連結されている。

【0019】

このような構成により、一対のリフトシリンダ１２２のピストンロッドが伸長すると、リフトアーム１２１が基端部の回転軸を中心に上方へ回動して、バケット１２３を上方へ持ち上げる。また、一対のリフトシリンダ１２２のピストンロッドが収縮すると、リフトアーム１２１が基端部の回転軸を中心に下方へ回動して、バケット１２３を下降させる。

【0020】

バケット１２３は、リフトアーム１２１の先端部に回動可能に取り付けられた作業具である。バケット１２３は、たとえば、リフトアーム１２１の先端部を地表付近に下降させ、バケット１２３のエッジを前方へ向けた状態で作業機械１００を前進させることで、掘削対象物を掘削してすくい取ることができる。

【0021】

ベルクランク１２４の中央部は、一対のリフトアーム１２１を連結する連結部に回動可能に支持されている。ベルクランク１２４の一端は、バケットシリンダ１２６のピストンロッドに連結され、ベルクランク１２４の他端は、バケットリンク１２５の一端に回動可能に連結されている。バケットリンク１２５の他端は、図１に示すように、バケット１２３を下降させて前方に向けた状態で、バケット１２３の外側底部において、一対のリフトアーム１２１の先端部の連結位置よりも上方の位置に回動可能に取り付けられている。

【0022】

バケットシリンダ１２６は、たとえば、シリンダチューブとピストンロッドを備えた油圧シリンダである。バケットシリンダ１２６のシリンダチューブの基端部は、車体前部１１１の後部上端部において、一対のリフトアーム１２１の基端部の間に回動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１２６のピストンロッドの先端は、ベルクランク１２４の一端に回動可能に取り付けられている。

【0023】

このような構成により、バケットシリンダ１２６のピストンロッドが伸長すると、ベルクランク１２４は、ピストンロッドの先端が連結された一端とは反対側の他端がバケット１２３から遠ざかるように回動する。すると、ベルクランク１２４の他端とバケット１２３の底部に連結されたバケットリンク１２５を介して、バケット１２３が一対のリフトアーム１２１の先端の回転軸を中心に上方に回動する。

【0024】

また、バケットシリンダ１２６のピストンロッドが収縮すると、ベルクランク１２４は、ピストンロッドの先端が連結された一端とは反対側の他端がバケット１２３に近付くように回動する。すると、ベルクランク１２４の他端とバケット１２３の底部に連結されたバケットリンク１２５を介して、バケット１２３が一対のリフトアーム１２１の先端の回転軸を中心に下方に回動する。

【0025】

操舵機構１３０は、たとえば、図２に示すように、油圧シリンダである一対のステアシリンダ１３１を備えている。操舵機構１３０は、一対のステアシリンダ１３１によってセンタジョイント１１３を中心に車体前部１１１を車体後部１１２に対して屈曲させ、車体前部１１１と車体後部１１２との間に角度差を生じさせることで、作業機械１００を旋回させる。

【0026】

エンジン１４０は、たとえば、車体後部１１２に搭載された内燃機関である。エンジン１４０の駆動軸は、たとえば、油圧ポンプ１５０および動力伝達機構１６０に連結されている。エンジン１４０は、駆動軸を回転させて油圧ポンプ１５０を駆動させる。また、エンジン１４０は、動力伝達機構１６０を介してフロント差動装置１１６およびリア差動装置１１７へ動力を伝達し、左右の前輪１１４，１１４および左右の後輪１１５，１１５を駆動させ、作業機械１００を走行させる。

【0027】

油圧ポンプ１５０は、エンジン１４０によって駆動され、コントロールバルブ１７０へ作動油を供給する。コントロールバルブ１７０は、後述する作業機械の制御装置２００を構成する油圧制御装置２２０から入力される油圧制御信号に基いて、油圧ポンプ１５０から供給された作動油を各部へ分配する。具体的には、コントロールバルブ１７０は、作動油をフロントブレーキ１１８、リアブレーキ１１９、一対のリフトシリンダ１２２、バケットシリンダ１２６、および一対のステアシリンダ１３１へ分配する。

【0028】

その結果、フロントブレーキ１１８およびリアブレーキ１１９は、コントロールバルブ１７０から供給された作動油の油圧によって作動して左右の前輪１１４，１１４および左右の後輪１１５，１１５を制動し、作業機械１００を減速または停止させる。また、一対のリフトシリンダ１２２は、コントロールバルブ１７０から供給された作動油の油圧によってピストンロッドが伸縮して一対のリフトアーム１２１を上下に回動させ、バケット１２３を昇降させる。

【0029】

また、バケットシリンダ１２６は、コントロールバルブ１７０から供給された作動油の油圧によってピストンロッドが伸縮して、ベルクランク１２４およびバケットリンク１２５を介してバケット１２３を上下に回動させる。また、一対のステアシリンダ１３１は、コントロールバルブ１７０から供給された作動油の油圧によってピストンロッドが伸縮して、センタジョイント１１３を中心に車体前部１１１と車体後部１１２との間に角度差を生じさせ、作業機械１００を旋回させる。

【0030】

センサ１８０は、たとえば、位置センサ１８１と外界センサ１８２とを含む。図示を省略するが、センサ１８０は、たとえば、車体前部１１１に対するリフトアーム１２１の回転角度やベルクランク１２４の回転角度を検出する角度センサを含んでもよい。また、センサ１８０は、たとえば、リフトシリンダ１２２、バケットシリンダ１２６、およびステアシリンダ１３１のシリンダチューブに収容された作動油の圧力を検出する圧力センサを含んでもよい。

【0031】

位置センサ１８１は、たとえば、車体後部１１２に搭載された全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）のアンテナと受信機によって構成することができる。また、位置センサ１８１は、カメラやＬＩＤＡＲ（レーザレーダ）を用いた自己位置推定とマッピングの同時実行（Simultaneous Localization and Mapping：ＳＬＡＭ）システムによって構成してもよい。位置センサ１８１は、後述する作業機械の制御装置２００を構成する自動運転制御装置２１０と情報通信可能に接続され、作業機械１００の位置および方向を検出して、検出結果を自動運転制御装置２１０へ出力する。

【0032】

外界センサ１８２は、たとえば、カメラ、ＬＩＤＡＲ、ミリ波レーダ、超音波センサなどを含み、作業機械１００の周囲の物体を検出する。位置センサ１８１がＳＬＡＭシステムによって構成される場合、位置センサ１８１を構成するカメラやＬＩＤＡＲを外界センサ１８２としても使用することができる。外界センサ１８２は、後述する作業機械の制御装置２００を構成する自動運転制御装置２１０と情報通信可能に接続され、作業機械１００の周囲の物体を検出して、検出結果ＤＲを自動運転制御装置２１０へ出力する。

【0033】

ユーザインタフェース１９０は、たとえば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末、またはスマートフォンなどの携帯情報端末である。ユーザインタフェース１９０は、たとえば、無線通信回線を介して後述する作業機械の制御装置２００の自動運転制御装置２１０に情報通信可能に接続される。ユーザインタフェース１９０は、たとえば、ユーザによって入力された情報を自動運転制御装置２１０へ送信するとともに、自動運転制御装置２１０から受信した情報を画像や音声によってユーザへ通知する。

【0034】

作業機械の制御装置２００は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、タイマ、および入出力部を備えた１つ以上のマイクロコントローラによって構成され、作業機械１００に掘削対象物の自動掘削を実行させる。作業機械の制御装置２００は、たとえば、自動運転制御装置２１０と、油圧制御装置２２０と、エンジン制御装置２３０と、走行制御装置２４０とを備えている。作業機械の制御装置２００の各装置は、それぞれ別個の装置によって構成してもよく、２つ以上の装置を１つの装置によって構成してもよい。

【0035】

自動運転制御装置２１０は、たとえば、ユーザインタフェース１９０からユーザの作業指示が入力され、位置センサ１８１から作業機械１００の位置および方向が入力される。また、自動運転制御装置２１０は、外界センサ１８２から作業機械１００の周囲の検出結果が入力されてもよい。自動運転制御装置２１０は、入力された情報に基いて、油圧制御信号、エンジン制御信号、および走行制御信号を生成し、それぞれ、油圧制御装置２２０、エンジン制御装置２３０、および走行制御装置２４０へ出力する。

【0036】

油圧制御装置２２０は、自動運転制御装置２１０から入力された油圧制御信号に基いてコントロールバルブ１７０を構成する複数の弁の開度を制御する。これにより、油圧制御信号に基いて、フロントブレーキ１１８、リアブレーキ１１９、リフトシリンダ１２２、バケットシリンダ１２６、およびステアシリンダ１３１へ分配される作動油の流量が制御される。

【0037】

エンジン制御装置２３０は、自動運転制御装置２１０から入力されたエンジン制御信号に基いて、エンジン１４０の回転数を制御する。走行制御装置２４０は、自動運転制御装置２１０から入力された走行制御信号に基いて、動力伝達機構１６０の変速比と回転方向を制御する。

【0038】

図３は、図２の作業機械の制御装置２００を構成する自動運転制御装置２１０を説明する機能ブロック図である。自動運転制御装置２１０は、たとえば、行動管理部２１１と、経路計画部２１２と、動作生成部２１３と、を備えている。

【0039】

これら自動運転制御装置２１０の各部は、たとえば、自動運転制御装置２１０を構成するＣＰＵによってメモリに記憶されたプログラムを実行することによって実現される自動運転制御装置２１０の各機能を表している。なお、図３に示す自動運転制御装置２１０の各部は、それぞれ別個のマイクロコントローラまたはファームウェアによって構成することも可能である。以下、図４から図８までを参照して、自動運転制御装置２１０による処理を説明する。

【0040】

図４は、図３の自動運転制御装置２１０による処理を説明するフロー図である。図５は、図４のフロー図の各処理を説明する作業機械１００と掘削対象物Ｅの平面図である。自動運転制御装置２１０は、たとえば、ユーザがユーザインタフェース１９０に作業指示を入力し、ユーザインタフェース１９０から行動管理部２１１へ作業指示ＯＩが入力されると、図４に示す処理フローを開始し、処理Ｓ１において、助走開始位置Ｐ０への経路計画を実行する。

【0041】

この処理Ｓ１において、行動管理部２１１は、図５に示すように、作業機械１００が自動掘削を開始するときに掘削対象物Ｅへ向けて直進を開始する助走開始位置Ｐ０を取得する。この助走開始位置Ｐ０は、たとえば、ユーザインタフェース１９０から行動管理部２１１へ入力された作業指示ＯＩに含まれる。行動管理部２１１は、取得した助走開始位置Ｐ０を経路計画部２１２へ出力する。

【0042】

経路計画部２１２は、行動管理部２１１から入力された助走開始位置Ｐ０と、位置センサ１８１から取得した作業機械１００の現在の位置Ｐｐおよび方向Ａｐに基いて、作業機械１００を現在の位置から助走開始位置Ｐ０まで移動させるための目標経路Ｒｔを演算する。経路計画部２１２は、たとえば、助走開始位置Ｐ０において作業機械１００が掘削対象物Ｅに正対しかつ作業機械１００の操舵状態が中立状態、すなわち、掘削対象物Ｅと車体前部１１１と車体後部１１２とが一直線に並ぶ状態になるように、目標経路Ｒｔを演算する。経路計画部２１２は、演算した目標経路Ｒｔを行動管理部２１１および動作生成部２１３へ出力する。

【0043】

ここで、作業機械１００の現在の方向Ａｐは、たとえば、車体１１０に搭載された位置センサ１８１を構成する２つのＧＮＳＳアンテナを結ぶ基線の方向および作業機械１００の高さ方向に直交する作業機械１００の前後方向である。また、経路計画部２１２は、たとえば、作業機械１００の現在の位置Ｐｐおよび方向Ａｐに加えて、センタジョイント１１３を中心とする車体前部１１１と車体後部１１２との間の角度差に基いて、目標経路Ｒｔを演算してもよい。

【0044】

次に、自動運転制御装置２１０は、処理Ｓ２において、作業機械１００の自動走行を実行する。この処理Ｓ２において、行動管理部２１１は、作業機械１００の動作指令ＭＣを動作生成部２１３へ出力する。より具体的には、行動管理部２１１は、作業機械１００を移動モードへ遷移させて目標経路Ｒｔに沿って走行させるための走行指令ＴＣを含む動作指令ＭＣを動作生成部２１３へ出力する。

【0045】

動作生成部２１３は、行動管理部２１１から入力された動作指令ＭＣに基いて、油圧制御装置２２０、エンジン制御装置２３０、および走行制御装置２４０へ、それぞれ油圧制御信号Ｓｈ、エンジン制御信号Ｓｅ、および走行制御信号Ｓｔを出力する。これにより、エンジン制御装置２３０によってエンジン１４０の回転数が制御され、動力伝達機構１６０を介してフロント差動装置１１６およびリア差動装置１１７に動力が伝達され、左右の前輪１１４，１１４と左右の後輪１１５，１１５が駆動して作業機械１００が走行する。

【0046】

また、エンジン１４０の駆動軸の回転によって油圧ポンプ１５０が駆動されてコントロールバルブ１７０へ作動油が供給される。さらに、油圧制御装置２２０によってコントロールバルブ１７０が制御されることで、フロントブレーキ１１８およびリアブレーキ１１９が適宜作動し、一対のステアシリンダ１３１が適宜伸縮する。これにより、作業機械１００の速度が制御され、作業機械１００が目標経路Ｒｔに追従して直進または旋回する。

【0047】

次に、自動運転制御装置２１０は、処理Ｓ３において、作業機械１００が助走開始位置Ｐ０に到達したか否かを判定する。この処理Ｓ３において、行動管理部２１１は、位置センサ１８１から取得した作業機械１００の現在の位置Ｐｐと、目標経路Ｒｔの終着点である助走開始位置Ｐ０とを比較する。

【0048】

処理Ｓ３において、行動管理部２１１が、作業機械１００の現在の位置Ｐｐと助走開始位置Ｐ０とが一致しないこと（ＮＯ）を判定すると、作業機械１００の自動走行を継続し、所定の周期で処理Ｓ３を繰り返す。一方、処理Ｓ３において、行動管理部２１１が、作業機械１００の現在の位置Ｐｐと助走開始位置Ｐ０とが一致すること（ＹＥＳ）を判定すると、自動運転制御装置２１０は、助走距離Ｄｅを取得する処理Ｓ４を実行する。

【0049】

この処理Ｓ４において、行動管理部２１１は、助走開始位置Ｐ０に到達した作業機械１００の現在の位置Ｐｐから作業機械１００が掘削対象物Ｅを掘削する掘削位置Ｐｅまでの助走距離Ｄｅを取得する。この助走距離Ｄｅは、たとえば、外界センサ１８２から行動管理部２１１へ入力された作業機械１００から掘削対象物Ｅまでの距離に基いて取得することができる。また、行動管理部２１１は、作業機械１００の現在の位置Ｐｐと、あらかじめ作業機械の制御装置２００のメモリに記憶された掘削対象物Ｅの位置情報に基いて、助走距離Ｄｅを取得してもよい。

【0050】

次に、自動運転制御装置２１０は、作業機械１００の現在の位置Ｐｐである助走開始位置Ｐ０から掘削位置Ｐｅまでの助走距離Ｄｅが最小助走距離Ｄｍ以上であるか否かを判定する処理Ｓ５を実行する。この処理Ｓ５において、行動管理部２１１は、たとえば、まず、最小助走距離Ｄｍを取得する。最小助走距離Ｄｍは、たとえば、作業機械１００の操舵状態を車体前部１１１と車体後部１１２とが一直線状になる中立状態にするとともに、作業機械１００を直進させて所定の速度に到達させるのに必要な最小距離である。

【0051】

より詳細には、行動管理部２１１は、最小助走距離Ｄｍを算出するために、まず、図５に示すように、助走開始位置Ｐ０において掘削対象物Ｅに正対する助走方向Ａｆを基準として、現在の作業機械１００の直進方向Ａｓの角度誤差Δθを取得する。このような角度誤差Δθは、たとえば、前述の処理Ｓ２で作業機械１００が自動走行するときの方向の誤差や、作業機械１００が走行する地表の凹凸などの影響によって生じ得る。

【0052】

次に、行動管理部２１１は、作業機械１００が現在の位置Ｐｐである助走開始位置Ｐ０から掘削対象物Ｅへ向けて走行しながら、角度誤差Δθをゼロにして所定の速度に到達するために必要な距離を、最小助走距離Ｄｍとして算出する。最小助走距離Ｄｍは、図６に示すように、角度誤差Δθが大きくなるほど増加する。その理由として、作業機械１００の機械的な特性や走行安定性の観点から、車体前部１１１と車体後部１１２との間に角度差を生じさせる操舵速度が制限されることと、作業機械１００を所定の速度に到達させるために所定の距離が必要であることが挙げられる。

【0053】

この処理Ｓ５において、行動管理部２１１によって、助走開始位置Ｐ０から掘削位置Ｐｅまでの助走距離Ｄｅが、上記のように求めた最小助走距離Ｄｍよりも短いこと（ＮＯ）が判定されると、自動運転制御装置２１０は、後述する補正経路を生成する処理Ｓ１０を実行する。一方、行動管理部２１１によって、助走開始位置Ｐ０から掘削位置Ｐｅまでの助走距離Ｄｅが、上記のように求めた最小助走距離Ｄｍ以上であること（ＹＥＳ）が判定されると、自動運転制御装置２１０は、次の処理Ｓ６を実行する。

【0054】

処理Ｓ６において、自動運転制御装置２１０は、作業機械１００の横方向Ａｃに障害物があるか否かを判定する。この処理Ｓ６において、行動管理部２１１は、たとえば、外界センサ１８２の検出結果に基いて、作業機械１００から助走方向Ａｆに直交する横方向Ａｃに離れた障害物の有無を判定する。また、行動管理部２１１は、自動運転制御装置２１０のメモリにあらかじめ記録された地図情報と、作業機械１００の現在の位置Ｐｐとに基いて作業機械１００から横方向Ａｃに離れた障害物の有無を判定してもよい。

【0055】

ここで、作業機械１００の横方向Ａｃに存在する障害物は、たとえば、図５に示すように、種類の異なる掘削対象物Ｅのストックパイルを区画するストックヤードの隔壁Ｗを例示することができる。ストックヤードの隔壁Ｗは、たとえば、作業機械１００の横方向Ａｃの両側に助走方向Ａｆに沿って掘削対象物Ｅの両側まで延びている。

【0056】

この処理Ｓ６において、行動管理部２１１によって横方向Ａｃの障害物無し（ＮＯ）と判定されると、自動運転制御装置２１０は、後述する処理Ｓ１２により、自動掘削を実行する。一方、この処理Ｓ６において、行動管理部２１１によって横方向Ａｃの障害物有り（ＹＥＳ）と判定されると、自動運転制御装置２１０は、障害物の横方向距離を取得する次の処理Ｓ７を実行する。

【0057】

処理Ｓ７において、行動管理部２１１は、たとえば、外界センサ１８２によって検出された障害物の位置情報と、位置センサ１８１によって検出された作業機械１００の位置情報とに基いて、図５に示す隔壁Ｗなどの障害物の横方向距離Ｄｃを取得する。なお、自動運転制御装置２１０は、メモリに記憶された障害物の位置情報と、位置センサ１８１によって検出された作業機械１００の位置情報とに基いて、障害物の横方向距離Ｄｃを取得してもよい。

【0058】

ここで、障害物の横方向距離Ｄｃは、助走方向Ａｆに直交する横方向Ａｃにおいて、最も障害物に近い作業機械１００の部分から障害物までの距離である。図５に示す例において、障害物である隔壁Ｗの横方向距離Ｄｃは、作業機械１００の左右の前輪１１４，１１４のうち、右側の前輪１１４の右前端部と隔壁Ｗとの間の距離である。なお、作業機械１００の各部の位置や寸法に関する情報は、たとえば、自動運転制御装置２１０のメモリに記録されているため、行動管理部２１１は、作業機械１００の位置情報に基いて作業機械１００の各部の位置を取得することができる。

【0059】

次に、自動運転制御装置２１０は、掘削位置Ｐｅのずれ量ΔＤを算出する処理Ｓ８を実行する。この処理Ｓ８において、経路計画部２１２は、たとえば、助走開始位置Ｐ０に到達した作業機械１００の直進方向Ａｓに基く直進経路Ｒｓを目標経路Ｒｔとして生成する。この直進経路Ｒｓは、たとえば、作業機械１００の現在の位置Ｐｐを出発点とし、作業機械１００の現在の方向Ａｐである直進方向Ａｓにおける掘削対象物Ｅの掘削位置Ｐｅ’を終着点とする経路である。

【0060】

また、行動管理部２１１は、たとえば、助走開始位置Ｐ０から助走方向Ａｆへ直進して掘削位置Ｐｅに至る助走経路Ｒａの距離である助走距離Ｄｅと、角度誤差Δθとに基いて、作業機械１００の横方向Ａｃへのずれ量ΔＤを算出する。ずれ量ΔＤは、助走開始位置Ｐ０から助走経路Ｒａを走行して掘削位置Ｐｅに到達した作業機械１００と、助走開始位置Ｐ０から直進経路Ｒｓを走行して掘削位置Ｐｅ’に到達した作業機械１００との間の横方向Ａｃの距離である。ずれ量ΔＤは、たとえば、式：ΔＤ＝Ｄｅ×ｔａｎΔθによって算出することができる。

【0061】

次に、自動運転制御装置２１０は、上記のずれ量ΔＤが、障害物の横方向距離Ｄｃ以上であるか否かを判定する処理Ｓ９を実行する。この処理Ｓ９において、行動管理部２１１により、掘削位置Ｐｅのずれ量ΔＤが障害物の横方向距離Ｄｃ未満であること（ＮＯ）、すなわち、作業機械１００と障害物との接触の可能性が無いことが判定されると、自動運転制御装置２１０は、後述する処理Ｓ１２において自動掘削を実行する。

【0062】

一方、この処理Ｓ９において、行動管理部２１１により、掘削位置Ｐｅのずれ量ΔＤが障害物の横方向距離Ｄｃ以上であること（ＹＥＳ）、すなわち、作業機械１００と障害物との接触の可能性が有ることが判定されると、自動運転制御装置２１０は、次の補正経路を生成する処理Ｓ１０を実行する。

【0063】

図７は、図４の補正経路を生成する処理Ｓ１０を説明する平面図である。図７の（ａ）に示すように、前述の自動走行を実行する処理Ｓ２を経て、前述の処理Ｓ３で助走開始位置Ｐ０に到達したと判定された作業機械１００の実際の位置Ｐｐおよび方向Ａｐと、助走開始位置Ｐ０および助走方向Ａｆとの間に誤差が生じたと仮定する。この場合、経路計画部２１２は、たとえば、補正経路Ｒｃとして、作業機械１００を現在の位置Ｐｐから切り返し位置Ｐｃまで後退させ、切り返し位置Ｐｃから助走開始位置Ｐ０へ作業機械１００が掘削対象物Ｅに正対して助走方向Ａｆを向くように前進させる切り返し経路Ｒｋを生成する。

【0064】

図７の（ａ）に示すように、経路計画部２１２は、たとえば、作業機械１００の現在の位置Ｐｐと助走開始位置Ｐ０とを結ぶ線分の中点と、作業機械１００の現在の方向Ａｐと助走方向Ａｆとの交点とを通る直線Ｌ上に、切り返し経路Ｒｋの切り返し位置Ｐｃを設定する。これにより、破線で示す切り返し経路Ｒｋの後退経路と、実線で示す切り返し経路Ｒｋの前進経路とが直線Ｌに線対称となる単純な補正経路Ｒｃを生成することができる。さらに、直線Ｌ上の切り返し位置Ｐｃを、作業機械１００が切り返し経路Ｒｋを追従可能な範囲で作業機械１００の現在の位置Ｐｐに近付けることで、作業機械１００の走行距離を減少させ、作業効率を向上させることができる。

【0065】

図８は、図７の作業機械１００の現在の位置Ｐｐから切り返し位置Ｐｃまでの距離と、隔壁Ｗの間隔Ｄｗおよび長さＤｌとの関係を示すグラフである。図５に示す例において、作業機械１００の横方向Ａｃの障害物は、掘削対象物Ｅのストックパイルの両側に設けられたストックヤードの一対の隔壁Ｗである。このような一対の隔壁Ｗは、掘削対象物Ｅの両側に所定の間隔Ｄｗで設けられ、作業機械１００の助走方向Ａｆに沿って所定の長さＤｌで延びている。

【0066】

この場合、経路計画部２１２は、たとえば、図８に示すように、一対の隔壁Ｗの間隔Ｄｗが狭いほど、かつ長さＤｌが長いほど、切り返し経路Ｒｋの開始位置である作業機械１００の現在の位置Ｐｐから切り返し位置ＰｃまでのＰｐ－Ｐｃ間距離が遠くなるように、切り返し位置Ｐｃを設定する。

【0067】

また、この処理Ｓ１０において、図７の（ｂ）に示すように、助走開始位置Ｐ０に到達した作業機械１００の現在の方向Ａｐと掘削対象物Ｅに正対する助走方向Ａｆとの間に角度誤差Δθが生じたと仮定する。また、助走開始位置Ｐ０から掘削位置Ｐｅまでの助走距離Ｄｅが最小助走距離Ｄｍと等しいかまたは最小助走距離Ｄｍよりも長いと仮定する。この場合、経路計画部２１２は、たとえば、図７の（ａ）に示す切り返し経路Ｒｋを生成する前に、作業機械１００を掘削対象物Ｅへ向けて前進させて角度誤差Δθを補正する前進補正経路Ｒｆを算出してもよい。

【0068】

この処理Ｓ１０において、経路計画部２１２によって前進補正経路Ｒｆが生成されると、自動運転制御装置２１０は、図４に破線で示すように、後述するＳ１２において自動掘削を実行する。この場合、図７の（ｂ）に示すように、前進補正経路Ｒｆに沿って前進する作業機械１００の方向Ａｐは、位置Ｐ０’において掘削対象物Ｅに正対する助走方向Ａｆに一致するように補正される。さらに、作業機械１００を、助走経路Ｒａに一致する補正後の直進経路Ｒｓ’に沿って、補正後の助走開始位置Ｐ０’から掘削位置Ｐｅまでの距離Ｄｓを直進させ、掘削対象物Ｅの掘削に必要な速度で掘削位置Ｐｅに到達させることが可能になる。

【0069】

一方、この処理Ｓ１０において、たとえば、助走距離Ｄｅが最小助走距離Ｄｍよりも短い場合に、経路計画部２１２は、図７の（ａ）に示すように、切り返し経路Ｒｋを生成する。その後、自動運転制御装置２１０は、処理Ｓ１１において自動走行を実行する。この処理Ｓ１１において、行動管理部２１１は、作業機械１００の動作指令ＭＣを動作生成部２１３へ出力する。より具体的には、行動管理部２１１は、作業機械１００を移動モードへ遷移させて補正経路Ｒｃに沿って走行させるための走行指令ＴＣを含む動作指令ＭＣを動作生成部２１３へ出力する。

【0070】

これにより、前述の処理Ｓ２と同様に、動作生成部２１３は、油圧制御装置２２０、エンジン制御装置２３０、および走行制御装置２４０へ、それぞれ油圧制御信号Ｓｈ、エンジン制御信号Ｓｅ、および走行制御信号Ｓｔを出力する。その結果、作業機械１００が走行し、作業機械１００の速度が制御され、作業機械１００が補正経路Ｒｃに追従して、後退、前進、または旋回する。また、自動運転制御装置２１０は、所定の周期で前述の処理Ｓ３を実行し、作業機械１００が助走開始位置Ｐ０に到達したか否かを判定し、処理Ｓ３以降の処理を繰り返す。

【0071】

一方、前述の処理Ｓ６において経路計画部２１２により横方向Ａｃの障害物がないこと（ＮＯ）が判定された場合と、前述の処理Ｓ９において掘削位置Ｐｅのずれ量ΔＤが障害物の横方向距離Ｄｃ未満であること（ＮＯ）が判定された場合に、自動運転制御装置２１０は、処理Ｓ１２を実行する。この処理Ｓ１２では、作業機械１００が横方向Ａｃの障害物に接触する可能性がないため、自動運転制御装置２１０は、車体１１０の自動掘削を実行する。

【0072】

この処理Ｓ１２において、行動管理部２１１は、作業機械１００の動作指令ＭＣを動作生成部２１３へ出力する。より具体的には、行動管理部２１１は、作業機械１００を掘削モードへ遷移させて直進経路Ｒｓに沿って走行させるための掘削指令ＥＣを含む動作指令ＭＣを動作生成部２１３へ出力する。

【0073】

動作生成部２１３は、行動管理部２１１から入力された動作指令ＭＣに基いて、油圧制御装置２２０、エンジン制御装置２３０、および走行制御装置２４０へ、それぞれ油圧制御信号Ｓｈ、エンジン制御信号Ｓｅ、および走行制御信号Ｓｔを出力する。これにより、エンジン制御装置２３０によってエンジン１４０の回転数が制御され、動力伝達機構１６０を介してフロント差動装置１１６およびリア差動装置１１７に動力が伝達され、左右の前輪１１４，１１４と左右の後輪１１５，１１５が駆動して作業機械１００が走行する。

【0074】

また、エンジン１４０の駆動軸の回転によって油圧ポンプ１５０が駆動されてコントロールバルブ１７０へ作動油が供給される。さらに、油圧制御装置２２０によってコントロールバルブ１７０が制御されることで、リフトシリンダ１２２が収縮してバケット１２３を地表近傍へ下降させ、バケットシリンダ１２６が伸長または収縮してバケット１２３のエッジを掘削対象物Ｅへ向ける。これにより、作業機械１００が助走経路Ｒａに一致した直進経路Ｒｓ’に沿って直進して所定の速度に達した状態でバケット１２３のエッジが掘削対象物Ｅに突入し、掘削対象物Ｅがバケット１２３によって掘削されてすくい取られる。

【0075】

以下、本実施形態の作業機械の制御装置２００の作用を説明する。

【0076】

本実施形態の作業機械の制御装置２００は、前述のように、作業機械１００に掘削対象物Ｅの自動掘削を実行させる自動運転制御装置２１０を含む。自動運転制御装置２１０は、前述のように、行動管理部２１１と、経路計画部２１２と、動作生成部２１３とを備えている。行動管理部２１１は、作業機械１００が自動掘削を開始するときに掘削対象物Ｅへ向けて直進を開始する助走開始位置Ｐ０を取得するとともに作業機械１００の掘削指令ＥＣを含む動作指令ＭＣを出力する。経路計画部２１２は、助走開始位置Ｐ０に到達した作業機械１００の直進方向Ａｓに基く直進経路Ｒｓを含む目標経路Ｒｔを生成する。動作生成部２１３は、動作指令ＭＣと目標経路Ｒｔに基く制御信号である油圧制御信号Ｓｈ、エンジン制御信号Ｓｅ、および走行制御信号Ｓｔを出力して、作業機械１００に自動掘削または自動走行を実行させる。また、行動管理部２１１は、助走開始位置Ｐ０において掘削対象物Ｅに正対する助走方向Ａｆを基準とする直進方向Ａｓの角度誤差Δθと、作業機械１００から助走方向Ａｆに直交する横方向Ａｃに離れた位置に存在する隔壁Ｗなどの障害物までの横方向距離Ｄｃを取得する。さらに、行動管理部２１１は、作業機械１００から掘削対象物Ｅまでの助走方向Ａｆの距離である助走距離Ｄｅを取得し、角度誤差Δθと横方向距離Ｄｃと助走距離Ｄｅとに基いて、障害物と作業機械１００との接触の可能性の有無を判定する。そして、行動管理部２１１が接触の可能性を有と判定すると、経路計画部２１２は、目標経路Ｒｔとして角度誤差Δθを補正する補正経路Ｒｃを生成する。また、行動管理部２１１は、動作指令ＭＣとして走行指令ＴＣを出力し、動作生成部２１３は、走行指令ＴＣと補正経路Ｒｃに基く制御信号を出力して補正経路Ｒｃに沿う自動走行を作業機械１００に実行させる。一方、行動管理部２１１が接触の可能性を無と判定すると、行動管理部２１１は、動作指令ＭＣとして掘削指令ＥＣを出力し、動作生成部２１３は、掘削指令ＥＣと直進経路Ｒｓに基く制御信号を出力して直進経路Ｒｓに沿う自動走行を含む自動掘削を作業機械１００に実行させる。

【0077】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御装置２００によれば、たとえば、ストックヤードの隔壁Ｗなど、作業機械１００の横方向Ａｃに障害物が存在しても、作業機械１００と障害物との接触を回避しつつ、作業機械１００に安定した掘削作業を実行させることができる。より詳細には、掘削対象物Ｅを掘削するための助走開始位置Ｐ０において、作業機械１００の方向の誤差や地表の凹凸などの影響によって作業機械１００の直進方向Ａｓと助走方向Ａｆとの間に角度誤差Δθが生じた場合でも、障害物との接触を回避可能な補正経路Ｒｃが生成される。したがって、本実施形態の作業機械の制御装置２００によれば、作業機械１００による掘削対象物Ｅの自動掘削時に、掘削対象物Ｅの掘削に必要な作業機械１００の速度を確保しつつ、掘削対象物Ｅの周囲に存在する可能性がある障害物との接触を回避することができる。

【0078】

また、本実施形態の作業機械の制御装置２００において、行動管理部２１１は、作業機械１００の周囲の物体を検出する外界センサ１８２の出力に基いて隔壁Ｗなどの障害物の存在の有無を判定する。そして、行動管理部２１１は、図４の処理Ｓ６において、掘削対象物Ｅの存在を無（ＮＯ）と判定すると、処理Ｓ９で作業機械１００と障害物との接触の可能性の有無を判定することなく、処理Ｓ１２で動作指令ＭＣとして掘削指令ＥＣを出力する。この場合、動作生成部２１３は、掘削指令ＥＣと直進経路Ｒｓに基く制御信号を出力して直進経路Ｒｓに沿う自動走行を含む自動掘削を作業機械１００に実行させる。

【0079】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御装置２００によれば、隔壁Ｗなどの障害物が存在しない場合に、障害物との接触の可能性を判断する処理を省略して、処理量を削減することができる。これにより、作業機械の制御装置２００による処理時間を短縮して、作業機械１００の自動掘削の効率を向上させることができる。

【0080】

また、本実施形態の作業機械の制御装置２００は、行動管理部２１１が作業機械１００と障害物との接触の可能性を有と判定すると、経路計画部２１２は、補正経路Ｒｃとして、作業機械１００を掘削対象物Ｅから離れる方向へ後退させてから掘削対象物Ｅへ向けて前進させて角度誤差Δθを補正する切り返し経路Ｒｋを生成する。

【0081】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御装置２００によれば、隔壁Ｗなどの障害物が存在する場合に、助走開始位置Ｐ０における作業機械１００の直進方向Ａｓと助走方向Ａｆとの間の角度誤差Δθを補正して、障害物との接触を回避することができる。また、切り返し経路Ｒｋに沿って作業機械１００を後退させることで、掘削対象物Ｅの掘削に必要な最小助走距離Ｄｍをより確実に確保することが可能になる。

【0082】

また、本実施形態の作業機械の制御装置２００において、経路計画部２１２は、たとえば、図７の（ｂ）に示すように、作業機械１００から掘削対象物Ｅまでの助走方向Ａｆの距離である助走距離Ｄｅを取得する。そして、経路計画部２１２は、助走距離Ｄｅが掘削対象物Ｅの掘削に必要な作業機械１００の最小助走距離Ｄｍと等しいかまたは最小助走距離Ｄｍよりも長い場合に、作業機械１００を掘削対象物Ｅへ向けて前進させてずれ量ΔＤを補正する前進補正経路Ｒｆを補正経路Ｒｃとして生成する。また、経路計画部２１２は、助走距離Ｄｅが最小助走距離Ｄｍよりも短い場合に、図７（ｂ）に示すように、切り返し経路Ｒｋを補正経路Ｒｃとして生成する。

【0083】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御装置２００によれば、助走開始位置Ｐ０から掘削位置Ｐｅまでの助走距離Ｄｅが最小助走距離Ｄｍ以上である場合には、作業機械１００を後退させることなく角度誤差Δθを補正することができる。したがって、本実施形態の作業機械の制御装置２００によれば、作業機械１００の自動掘削時の作業効率を、より向上させることが可能になる。

【0084】

また、本実施形態の作業機械の制御装置２００において、作業機械１００の横方向Ａｃの障害物は、掘削対象物Ｅの横方向Ａｃの両側に間隔Ｄｗをあけて設けられ、助走方向Ａｆに沿う長さＤｌを有する一対の隔壁Ｗを含む。また、図７の（ａ）に示す切り返し経路Ｒｋは、作業機械１００が後退を開始する開始位置である位置Ｐｐと、作業機械１００の後退と前進が切り替わる切り返し位置Ｐｃとを含む。そして、経路計画部２１２は、図８の（ａ）および（ｂ）に示すように、一対の隔壁Ｗの間隔Ｄｗが狭いほど、かつ長さＤｌが長いほど、切り返し経路Ｒｋの開始位置である位置Ｐｐから切り返し位置Ｐｃまでの距離が遠くなるように、助走開始位置Ｐ０を設定する。

【0085】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御装置２００によれば、作業機械１００の位置Ｐｐおよび方向Ａｐを、助走開始位置Ｐ０または補正後の助走開始位置Ｐ０’および助走方向Ａｆにより確実に補正することができる。これにより、一対の隔壁Ｗの間隔Ｄｗが狭く、長さＤｌが長い場合でも、作業機械１００と一対の隔壁Ｗとの接触をより確実に回避することができるだけなく、補正経路Ｒｃの修正が繰り返し実行されることを回避して、作業機械１００の作業効率を向上させることができる。

【0086】

以上説明したように、本実施形態によれば、作業機械１００と障害物との接触を回避しつつ、作業機械１００に安定した掘削作業を実行させることが可能な作業機械の制御装置２００を提供することができる。

【0087】

以上、図面を用いて本発明に係る作業機械の制御装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0088】

１００ 作業機械
１８２ 外界センサ
２００ 作業機械の制御装置
２１１ 行動管理部
２１２ 経路計画部
２１３ 動作生成部
Ａｃ 横方向
Ａｆ 助走方向
Ａｓ 直進方向
Ｄｃ 横方向距離
Ｄｅ 助走距離（助走方向の距離）
Ｄｌ 長さ
Ｄｍ 最小助走距離
Ｄｓ 補正後の直進経路の距離
Ｄｗ 間隔
Ｅ 掘削対象物
ＥＣ 掘削指令
ＭＣ 動作指令
Ｐ０ 助走開始位置
Ｐ０’ 補正後の助走開始位置
Ｐｃ 切り返し位置
Ｐｐ 位置（開始位置）
Ｒｃ 補正経路
Ｒｆ 前進補正経路
Ｒｋ 切り返し経路
Ｒｓ 直進経路
Ｒｓ’ 補正後の直進経路
Ｒｔ 目標経路
Ｓｅ エンジン制御信号（制御信号）
Ｓｈ 油圧制御信号（制御信号）
Ｓｔ 走行制御信号（制御信号）
ＴＣ 走行指令
Ｗ 隔壁（障害物）
Δθ 角度誤差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】